[发明专利]半固态真空热压制备颗粒增强镁合金复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半固态真空热压制备颗粒增强镁合金复合材料的方法。本发明可用于制备颗粒增强镁合金复合材料，所制备的复合材料具有无颗粒破碎、孔隙率低、性能优良以及制备工艺简单的特点。

背景技术

颗粒增强金属基复合材料具有高比强度、比刚度和比模量，良好的耐磨损性能、低密度和良好的热传导性能，以及可以采用传统的金属加工工艺进行加工等优点，已成为金属基复合材料重点发展的方向。到目前为止，颗粒增强金属基复合材料的制备方法主要有粉末冶金法、压力浸渗法、喷射沉积法和搅拌铸造法(见《现代制造工程》2005第9期5～8页，《颗粒增强金属基复合材料的制备进展》，作者程雪利等)，其中，最具应用前景的是粉末冶金法和搅拌铸造法。然而，与粉末冶金法相比，搅拌铸造法具有设备、工艺简单，成本低等优点，是颗粒增强金属基复合材料大规模生产的最有效的方法之一。

在运用常规的搅拌铸造法制备外生颗粒增强镁合金复合材料过程中，所制备的复合材料孔隙率高，一般均需进行二次加工。而且，运用常规铸造方法制备的颗粒增强镁合金复合材料往往晶粒粗大、增强颗粒分布不均。采用挤压、锻造等压力加工方法加工颗粒增强镁合金复合材料，虽然可以降低孔隙率，但容易造成增强颗粒破碎，难以改变增强颗粒分布状态，并且挤压、锻造的二次加工方法对基体合金塑性变形能力要求较高。因此，发明新的颗粒增强镁合金复合材料料坯制备以及二次加工工艺显得十分重要。

发明内容

本发明的目的在于实现搅拌铸造法制备颗粒增强金属基复合材料的二次加工，提供一种半固态真空热压制备颗粒增强镁合金复合材料的方法。

实现本发明步骤的过程为：

①运用搅拌铸造法制备颗粒增强镁合金复合材料，获得颗粒增强镁合金复合材料浆料；②将颗粒增强镁合金复合材料浆料浇入水冷铜模中，冷却凝固后制备出颗粒增强镁合金复合材料棒料毛坯，待毛坯冷却至室温后清除其表面的氧化膜，获得表面洁净的颗粒增强镁合金复合材料坯料；③根据待成形零件模腔容积大小，截取出等体积颗粒增强镁合金复合材料坯料，并将其置入安放在真空热压炉中的模具中；④对真空热压炉抽真空之后，加热颗粒增强镁合金复合材料坯料到镁基体合金固、液两相温度区间；⑤施加外压压实加热到镁基体合金固、液两相温度区间的颗粒增强镁合金复合材料坯料，冷却凝固后获得颗粒增强镁合金复合材料。

本发明的有益效果在于：

1.运用半固态真空热压法制备的颗粒增强镁合金复合材料组织致密、颗粒分布均匀且无破碎，这有助于确保获得高质量颗粒增强镁合金复合材料。

2.本发明中颗粒增强镁合金复合材料的制备方法具有工艺简单、成形压力小、对成形设备要求不高的特点。

附图说明

图1是颗粒增强镁合金复合材料的真空热压示意图。

图中，1为抽真空口，2为电阻加热器，3为成形模具，4为压头，5为颗粒增强镁合金坯料，6为热电偶。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图1。本发明所述半固态真空热压制备颗粒增强镁合金复合材料的方法的步骤如下：

①运用搅拌铸造法制备颗粒增强镁合金复合材料，获得颗粒增强镁合金复合材料浆料；

②将颗粒增强镁合金复合材料浆料浇入水冷铜模中，冷却凝固后制备出颗粒增强镁合金复合材料棒料毛坯，待毛坯冷却至室温后清除其表面的氧化膜，获得表面洁净的颗粒增强镁合金复合材料坯料；

③根据待成形零件模腔容积大小，截取出等体积颗粒增强镁合金复合材料坯料5，并将其置于安放在真空热压炉中的模具3中；

④通过抽真空口1抽真空，并运用电阻加热器2加热颗粒增强镁合金复合材料坯料5到镁基体合金固、液两相温度区间，在加热过程中运用热电偶6测温；

⑤通过压头4上施加外压，压实加热到镁基体合金固、液两相温度区间的颗粒增强镁合金复合材料坯料，冷却凝固后获得颗粒增强镁合金复合材料。

实施例1

原料：平均粒径为15.8μmSiC颗粒，镁合金为AZ91合金。SiC颗粒与AZ91镁合金的体积比为20∶80。